穩(wěn)定低噪聲放大器中晶體管工作點的設(shè)計方法(下)

多數(shù)情況下有用信號都是非常微弱的，在這些應(yīng)用中噪聲系數(shù)成了表征晶體管性能優(yōu)劣的主要參數(shù)。本文討論了一種添加并聯(lián)電阻來穩(wěn)定低噪聲放大電路中晶體管工作點的設(shè)計方法。

設(shè)計過程的第二步將解決晶體管的穩(wěn)定問題。如前所述，可以通過在輸出端(晶體管的集電極或漏級)和地之間并聯(lián)一個電阻的辦法實現(xiàn)穩(wěn)定，改變這個電阻的阻值可以把K因子調(diào)節(jié)到1，使得線性參數(shù)尤其是S22和S11增大，從而使K因子增加。這種方法在性能上有得有失，因此需要仔細考慮。

LNA電路的ADS原理圖見圖3，調(diào)節(jié)輸出并聯(lián)電阻Rstab時的模擬結(jié)果如圖4，從中不難看出Rstab減小帶來的影響。圖中曲線對應(yīng)的Rstab從無窮大開始(紅線：結(jié)果同前)，然后從600Ω降至100Ω，步長是100Ω。

穩(wěn)定電阻Rstab減小時S21也減小。與此相反，K因子迅速增加。注意此時增益必須減小到一定幅度才能保證K因子位于大于1的“穩(wěn)定”區(qū)域。由于并聯(lián)電阻位于輸出端，輸出回損也受到影響。Rstab為300Ω時，增益(S21)減少了0.5dB，從17.2降至16.7dB。

有了穩(wěn)定電阻，K因子在所有頻率下都能保持在高于1的安全范圍，晶體管在此應(yīng)用中表現(xiàn)出無條件的穩(wěn)定性。噪聲系數(shù)僅僅略有變化(十分之一dB之內(nèi))。這些變化都可以忽略不計。另外，S11絲毫不受影響。

第三步中將得出包含Rstab的新S參數(shù)，從而完成設(shè)計過程。Rstab被歸結(jié)到晶體管的S參數(shù)之中，可以視之為一組新的S參數(shù)。然后通過窄帶集總元件設(shè)計法實現(xiàn)工作頻率上的輸入噪聲匹配和輸出端增益匹配 (圖5和圖6)。

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